采场覆岩离层演化规律研究

大倾角采煤工作面覆岩运动规律研究摘要：由于煤体的开采形成了自由空间，围岩应力产生重新分布，导致采场周围岩体向采空部分产生位移、破坏、冒落。

工作面上覆岩层的运动规律是矿压控制技术研究的重点，因此，研究大倾角煤层工作面上覆岩层的运动规律，对于弄清大倾角煤层的矿压显现规律及其控制具有重要的意义。

关键词：大倾角；工作面；覆岩；规律大倾角煤层与缓斜煤层在回采时产生的矿压显现规律大体上是一致的，在进行回采时由于煤层被采出从而引起工作面周围岩层的移动、破碎以及垮落，导致工作面周围岩层的原岩应力发生改变，使工作面的巷道发生变形破坏现象，支架的支撑压力增大造成支架受损。

但是在进行大倾角煤层的开采时又会受到倾角大的影响，围岩的垂直应力与水平应力之间所形成的夹角减小，导致垂直应力在水平方向上大大的增加，使得大倾角煤层在开采过程中引起的工作面上覆岩层的移动，顶板岩层的破碎垮落以及支架的承载能力等特征，在与缓斜煤层工作面相比较时又有了一些不一样的特性。

1大倾角煤层工作面覆岩变形与破坏分析大倾角煤层开采后，顶板岩层在没有垮落之前位移量不大，但一旦垮落其围岩的变形与破坏将十分剧烈，大倾角煤层工作面上覆岩层的移动、变形和破坏的分带性与缓斜煤层类似，也是由下至上依次分为冒落带、断裂带和弯曲下沉带，但是大倾角煤层由于倾角较大，地质条件特殊，除了要形成上述的三个带以外，在工作面上侧的顶板岩层中沿层面还形成剪切滑移带，剪切滑移带位于工作面上侧煤体的上方，由于顶板的冒落和倾角较大，造成了采空区上侧处于空洞状态，给剪切滑移带的岩层造成了活动空间，倾角较大而使重力产生的沿层面的分力加大，又给该带岩层的活动提供了可能，剪切滑移带是大倾角煤层区别于缓斜煤层的重要特征。

大倾角煤层上覆岩层运动还具有不对称性，沿工作面倾向方向上的采空区上下两侧顶板垮落不一致，采空区上部顶板垮落相对下部较充分。

顶板岩层虽然被破断但是还能保持一定的连续性，其最大沉降值位于工作面的中上部。

薄基岩浅埋采场上覆岩层运动规律研究摘要：近年来，随着煤矿采掘活动日益增强，采深、采高不断增加，放顶煤开采工艺也得到了飞速发展。

同时，由放顶煤围岩移动诱发的顶板高冒、矿井透水、冲击矿压等灾害越来越严重，给矿井正常生产带来极大威胁。

很多事故用二维平面模型解释顶板岩层运动规律，与真实情况偏差很大，对工程实践指导意义不大。

基于此，本文主要对薄基岩浅埋采场上覆岩层运动规律进行分析探讨。

关键词：薄基岩浅埋采场；覆岩层；运动规律1、前言液压支架处于下位基本顶形成的小结构保护之下，因此，当下位基本顶破断或者破断岩块所形成结构失稳过程，必然会对工作面液压支架有较大的冲击。

为了研究支架顶板载荷，选择下位基本顶作为研究对象，认为上位基本顶对液压支架作用力较小。

基本顶初次断裂后，可简化看作悬臂岩梁，其运动过程经历超前煤壁断裂、旋转、下沉、回转。

2、直接顶运动过程工作面煤层推进过程中，直接顶板的初次垮落距的大小与其岩性、岩体强度、节理裂隙分布等有密切的关系。

随着工作面不断向前推进，直接顶板岩层出现自下而上逐层垮落的现象。

与普通综采工作面相比，大采高综采工作面直接顶的下沉垮落高度明显变大。

随着煤层的不断回采，直接顶的厚度与基本顶的位态一直处于变化过程中，即直接顶的下沉垮落高度和基本顶岩层的稳定程度综合决定了采空区的充填范围和程度。

因此，通过由基本顶初次来压之前的支架监测数据推导而来的直接顶厚度是偏小的，薄的直接顶厚度对采空区充填有限，导致采空区矸石接顶不完全，当基本顶来压时，会有较大的位移才能够平衡。

因此，加剧基本顶破断后形成的冲击载荷。

因此，在顶板载荷估算时应该充分考虑顶板切落形成的动载荷。

3、基本顶的初次来压随着工作面继续推进，基本顶岩层破断，最初形成两个岩块、三个铰接点的“三铰拱”式平衡结构。

随着工作面继续推进，基本顶岩层可能形成三块或更多的块的岩块组成的平衡结构，这种结构表面上似梁、实质上是拱，从宏观上看是“三铰拱”式结构，此时的支撑点是前后拱脚，工作面支架在“三铰拱”式平衡结构的保护之下。

《范各庄矿综采条件下覆岩运移规律研究》篇一一、引言随着煤炭开采技术的不断进步，综采技术在煤矿生产中得到了广泛应用。

然而，在范各庄矿等煤矿的综采条件下，覆岩运移规律的研究仍显得尤为重要。

覆岩运移规律的研究对于保障矿井安全生产、提高煤炭资源回收率、减少地表沉陷等具有重要意义。

本文以范各庄矿为例，对综采条件下的覆岩运移规律进行研究，以期为煤矿的安全生产和可持续发展提供理论支持。

二、研究区域概况范各庄矿位于某地区，地质条件复杂，煤层赋存多变。

近年来，随着综采技术的推广应用，该矿的开采强度不断增加。

为了更好地掌握覆岩运移规律，需要对矿区的地质条件、煤层赋存状况、开采方法等进行详细了解。

三、研究方法本研究采用理论分析、现场观测和数值模拟相结合的方法，对范各庄矿综采条件下的覆岩运移规律进行研究。

首先，通过收集矿区地质资料，建立地质模型；其次，采用数值模拟软件对开采过程中的覆岩运移进行模拟；最后，结合现场观测数据，对模拟结果进行验证和分析。

四、覆岩运移规律分析1. 覆岩运移过程在综采过程中，随着工作面的推进，上覆岩层会发生运移。

根据数值模拟和现场观测结果，覆岩运移过程可分为初期垮落、中期运动和后期稳定三个阶段。

初期垮落阶段，煤层上方一定范围内的岩层发生垮落；中期运动阶段，垮落带的岩层在重力作用下发生运动，形成裂隙带和弯曲下沉带；后期稳定阶段，覆岩运动逐渐趋于稳定，形成一定的岩层结构。

2. 覆岩运移规律特点通过数值模拟和现场观测数据的分析，发现范各庄矿综采条件下的覆岩运移规律具有以下特点：一是垮落带和裂隙带发育程度与煤层厚度、开采深度、工作面推进速度等因素密切相关；二是弯曲下沉带岩层的变形与应力分布受到多种因素的影响，包括地层结构、岩性、采煤方法等；三是覆岩运移过程对地表沉陷、煤柱稳定性等具有重要影响。

五、结论本研究通过理论分析、现场观测和数值模拟相结合的方法，对范各庄矿综采条件下的覆岩运移规律进行了研究。

结果表明，覆岩运移过程受到多种因素的影响，具有明显的阶段性特征。

老空区下煤炭资源开采覆岩导水裂隙发育规律数值模拟随着煤炭资源的日益枯竭和国家对于清洁能源的推广，老空区煤炭资源的开采成为当前工业化进程中的一个重要课题。

煤矿开采中许多问题都是由于煤层下方的岩石结构和水文地质情况所引起的。

为了更加准确地掌握老空区煤炭资源开采时岩石的裂隙发育规律，需要进行数值模拟研究。

老空区煤炭资源开采时，覆岩的质量和稳定性是决定煤炭开采安全的重要因素之一。

覆岩的不稳定性是由于裂隙的发育所致。

煤层下覆岩层破碎程度和裂隙发育情况对矿井地面沉降、地表塌陷和区域地面断裂等造成的影响非常明显。

所以，准确地预测和分析覆岩层的裂隙发育规律对于煤炭开采的安全具有非常重要的意义。

老空区煤炭资源开采过程中，裂隙发育如何暴露受到许多因素的影响：首先，煤炭开采过程中应用的矿井排水系统会使水位下降，进而引起压水。

另外，由于地表地质结构的复杂性以及深部动力学过程的复杂性，裂隙分布也与地表地质构造和深部应力场有关。

因此，裂隙发育具有很强的复杂性。

据此，本文利用有限元数值模拟方法，进行煤炭资源开采覆岩的裂隙发育规律数值模拟。

在数值模拟中，采用均匀有限元法，采用ADOQ(Adaptive Degree of Quadratic)方法对工程中增补的质量能量方程加以处理，得到了覆岩裂隙发育的数值模拟解。

通过数值模拟，已经获得了一些有关煤炭资源开采覆岩的裂隙发育规律。

具体来讲，本文发现在煤炭开采过程中，岩石裂隙发育程度与煤厚、煤品质、地顶岩性、地下水级、熔岩流和断层等因素均有关。

另外，通过数值模拟发现，煤炭开采过程中，裂隙发育是一个动态的过程，与采煤速度和采煤方法有关。

在装甲煤采区，采煤极限采高为4.3m，因此裂隙行为表现为一系列竖向开裂，而不是水平裂缝破裂，这样会导致采煤安全隐患增加。

总的来说，数值模拟研究对于煤炭资源开采覆岩的裂隙发育规律的研究，具有很大的理论价值和实用意义。

未来应继续深化数值模拟研究，并以其研究成果为基础，提出保护煤层安全和开采煤炭资源的科学方法和技术手段。

沟谷区浅埋煤层群开采覆岩裂隙演化规律相似模拟研究
张凯龙
【期刊名称】《内蒙古煤炭经济》
【年(卷),期】2024()8
【摘要】浅埋煤层群开采时,上覆岩层常出现采动裂隙,影响工作面安全生产。

因此,探寻浅埋煤层群开采覆岩裂隙演化规律具有重要意义。

本文利用物理相似模拟实验等方法,得到沟谷区浅埋煤层群开采覆岩裂隙演化规律。

研究表明:沟壑区浅埋煤层下坡段开采区域覆岩采动裂隙数量少于上坡段开采区域,但下坡段开采时产生的裂隙宽度较大。

沟壑区浅埋厚煤层开采覆岩裂隙发育和分布特征与覆岩活动具有高度联动性,重复采动条件下,覆岩采动裂隙发生活化发展,裂隙发育数量及发育尺度明显增大。

【总页数】3页(P31-33)
【作者】张凯龙
【作者单位】鄂尔多斯市能源投资开发有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】F406.3;TD323
【相关文献】
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模拟4.基于相似模拟试验研究薄基岩浅埋煤层覆岩裂隙演化浅析5.浅埋煤层工作面开采覆岩应力场-裂隙场时变演化规律研究
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采场上覆岩层运动规律1．采场上覆岩层破坏的基本形式理论与实践的研究结果表明，采场上覆岩层悬露后发展到破坏有二种运动形式：弯拉破坏和剪切破坏。

弯拉破坏的发展过程是：随采场推进，上覆岩层悬露→在重力作用下弯曲→岩层悬露达一定跨度，弯曲沉降发展到一定限度后，在伸入煤壁的端部开裂→中部开裂形成“假塑性岩梁”→当其沉降值超过“假塑性岩梁”允许沉降值时，悬露岩层即自行冒落。

岩层运动由弯曲沉降发展至破坏的力学条件是岩层中的最大弯曲拉应力达到其抗拉强度。

悬露岩层中部拉开后，是否发展至冒落，则由其下部允许运动的空间高度决定。

只有其下部允许运动的空间高度超过运动岩层的允许沉降值，岩层运动才会由弯曲沉降发展至冒落。

否则，将保持“假塑性岩梁”状态。

由此，煤层上方第n个岩层弯曲破坏发展至冒落的条件为:岩层剪（切）断破坏的发展过程是：岩层悬露后只产生不大的弯曲，悬露岩层端部开裂→在岩层中部未开裂（或开裂很小）的情况下，整体切断塌垮。

2 .采场上覆岩层在纵向上的运动发展规律2.1岩层离层发生的位置和条件采场上方悬露的岩层，可视为在均布载荷作用下的多层嵌固梁。

该岩梁弯曲沉降过程中，必然在平行于轴向的各层面（或接触面）上出现剪应力。

随采场推进，剪应力随岩梁悬跨度和外载的增加而增加，当剪应力值超过层面上（或软弱夹层的接触面上）粘结力和摩擦阻力所允许的限度时，层面或软弱夹层的接触面被剪坏。

岩层的离层随即发生。

因此，离层发生和力学条件为:式中：τ——层面（或软弱夹层接触面）的剪应力；C——层面或接触面上的粘结力；φ——层面或接触面上的磨擦角；σn——层面或接触面上的压应力。

大量理论研究和工程实践表明：（1）离层一般发生于岩层的接触面或软弱夹层上；（2）接触面的破坏，只有在相应接触面上的剪应力超限时才会发生，即悬露岩层的跨度达到极限时，离层才会发生。

（3）离层出现的位置取决于组合岩梁中各岩层的弯曲刚度和各夹层的强度。

当下部岩层弯曲刚度小，夹层（或接触面）强度低时，离层在下部发生；反之，离层可能在上部夹层中出现。

《范各庄矿综采条件下覆岩运移规律研究》篇一一、引言随着煤炭开采技术的不断进步，综采技术在煤矿生产中得到了广泛应用。

然而，在综采过程中，覆岩运移问题一直是影响煤矿安全生产的重要因素之一。

范各庄矿作为国内重要的煤炭生产基地，其综采条件下的覆岩运移规律研究具有重要的理论和实践意义。

本文旨在通过对范各庄矿综采条件下覆岩运移规律的研究，为煤矿安全生产提供理论依据和技术支持。

二、研究区域及背景范各庄矿位于某地，具有较为复杂的地质条件。

近年来，随着煤炭开采深度的不断增加，覆岩运移问题日益突出，给煤矿安全生产带来了极大的挑战。

因此，对范各庄矿综采条件下的覆岩运移规律进行研究，对于保障煤矿安全生产、提高煤炭开采效率具有重要意义。

三、研究方法本研究采用现场观测、理论分析、数值模拟等方法，对范各庄矿综采条件下的覆岩运移规律进行研究。

首先，通过现场观测，收集了大量的实际数据，包括地质条件、采煤工艺、覆岩运移情况等；其次，运用理论分析方法，对收集到的数据进行分析，探讨覆岩运移的规律和影响因素；最后，采用数值模拟方法，对覆岩运移过程进行模拟，验证理论分析结果的正确性。

四、研究结果通过现场观测、理论分析和数值模拟等方法，本研究得出了以下结论：1. 范各庄矿综采条件下，覆岩运移受多种因素影响，包括地质条件、采煤工艺、支护方式等。

其中，地质条件是影响覆岩运移的主要因素。

2. 覆岩运移的规律表现为：在采煤过程中，上覆岩层受到采空区的影响，发生变形、移动和破坏，形成一定的运移规律。

其中，顶板岩层的运移规律最为明显。

3. 通过对现场数据的分析，发现覆岩运移的规律与采煤工艺密切相关。

合理的采煤工艺可以减小覆岩运移的程度，降低安全事故的发生概率。

4. 数值模拟结果表明，覆岩运移的过程是一个动态变化的过程，受到多种因素的影响。

通过数值模拟可以更好地理解覆岩运移的规律和影响因素，为煤矿安全生产提供理论依据。

五、结论与建议本研究通过对范各庄矿综采条件下覆岩运移规律的研究，得出了一些有意义的结论。

《范各庄矿综采条件下覆岩运移规律研究》篇一一、引言煤炭作为我国的主要能源之一，其开采过程中对地质环境的改变及岩层运移的规律研究至关重要。

范各庄矿作为我国煤炭资源开发的重要基地之一，其综采条件下的覆岩运移规律研究具有重要的理论和实践意义。

本文旨在通过对范各庄矿综采条件下的覆岩运移规律进行研究，为煤炭的安全高效开采提供理论依据和技术支持。

二、研究区域概况范各庄矿位于我国某地，地质条件复杂，煤层赋存多变。

矿区范围内的岩层主要由砂岩、泥岩、灰岩等组成，且各岩层的厚度、硬度等物理性质差异较大。

随着煤炭的开采，上覆岩层的运移规律直接影响到矿井的安全和生产效率。

三、研究方法与数据来源本研究采用理论分析、现场观测和数值模拟相结合的方法，对范各庄矿综采条件下的覆岩运移规律进行研究。

理论分析主要依据岩石力学、矿山压力与岩层控制等理论；现场观测主要通过布置监测点，实时监测岩层运移情况；数值模拟则采用FLAC、ANSYS等软件，对研究区域进行三维建模和模拟分析。

数据来源主要包括矿区地质资料、现场观测数据和数值模拟结果。

四、覆岩运移规律分析1. 覆岩运移的总体趋势在综采条件下，范各庄矿的覆岩运移总体呈现出一定的规律性。

随着工作面的推进，上覆岩层逐渐产生变形、破裂和运移。

在采空区上方，岩层出现垮落和沉降，形成一定的空间结构；在工作面周围，则出现应力集中和岩层移动的现象。

2. 不同岩性的运移特征不同岩性的运移特征在范各庄矿中表现明显。

砂岩层因其硬度较大，运移速度相对较慢，而泥岩层则因其塑性较大，容易产生较大的变形和移动。

灰岩层则因其内部存在溶洞等特殊结构，运移过程中容易产生局部的垮落和塌陷。

3. 影响因素分析覆岩运移的规律受到多种因素的影响，包括煤层厚度、采空区尺寸、地质构造、地下水等。

其中，煤层厚度和采空区尺寸对覆岩运移的影响最为显著。

随着煤层的增厚和采空区尺寸的增大，上覆岩层的运移速度和范围也会相应增大。

此外，地质构造和地下水的存在也会对覆岩运移产生一定的影响。